一級結構工程師輔導:幕墻玻璃的安全選用(二)


三、半鋼化玻璃
(一)半鋼化玻璃的特點
半鋼化玻璃熱處理類似于鋼化玻璃,但鋼化程度低,控制其表面應力不大于69N/mm.半鋼化玻璃不屬于目前定義的“安全玻璃”。
半鋼化玻璃表面應力低,所以不存在自爆的,危險,不受外界影響時,它決不會自行爆炸,所以從這個意義來說,它比鋼化玻璃要安全。即使,在外力作用下破碎,由于周邊有膠縫和槽口,放射形的裂縫所形成的碎塊也不會輕易墜落。可以有時間進行拆除、更換。半鋼化玻璃表面較為平-整,映像畸變小,較為美觀。
(二)半鋼化玻璃已有長期應用的經驗
由于半鋼化玻璃有上述優點,所以在港澳和國外的玻璃幕墻中已經有很長的應用歷史,目前不少工程仍在應用。國內在1990~2000年期間,不少工程采用半鋼化玻璃,至今情況良好。1996年建成的廣州市長大廈,中空玻璃的外片采用比利時6mm金黃色鍍膜半鋼化玻璃,內片采用南玻6mm浮法玻璃;1997年建成的廣東省公安指揮中心高110m,采用美國6mm銀灰色鍍膜單片半鋼化玻璃;1999年建成的青島光大銀行為半鋼化中空玻璃,外片為6mm美國產銀灰鍍膜玻璃。上述筆者經手的幾個工程,至今十年過去,并未發生玻璃破碎的安全事故。
上世紀九十年代建成的北京新東安市場采光頂,采用半鋼化夾膠(本體綠玻璃加白玻),至今未發現有自行破碎的板塊。半鋼化玻璃相對而言,安全性是較高的。
(三)大型幕墻紛紛采用半鋼化玻璃
莫斯科俄羅斯聯邦大廈屋面高度達341m,為歐洲的最高建筑,由美國設計, 中建公司總承包,沈陽遠大承擔玻璃幕墻工程。考慮到工程位于萬里之外,一旦玻璃自爆,進行更換、維修成本極為昂貴,因此決定本工程全部采用半鋼化玻璃。其中透光部分為夾層中空(6mm+1.14PVB+6mm)+16Ar+8mm,三片玻璃均為半鋼化;不透光部分為8mm藍天白云彩釉印花單片玻璃,也是半鋼化。
目前在建的廣州電視塔為世界最高的獨立塔。總高度620 m,幕墻高度430m,幕墻總面積3.2萬平方米,由超過5000塊的三角形板塊組成,采用雙夾層中空:(8ra m+1.52SGP+8mmLow.E)+12A+(8mm+1.52SGP+8mm)。塔身上、下粗,中部收小,外形為雙曲拋物面。考慮到玻璃類型多,高空更換玻璃極為困難,全部玻璃采用半鋼化。
廣州另一個在建工程廣州珠江新城西塔,為高度432m的綜合性大樓,立面雙向彎曲。比較過鋼化玻璃和半鋼化玻璃兩個方案。高空更換玻璃極為困難,防止自爆是大家首要考慮,經過論證決定采用(8mm+1.52PVB+8mm)+12A+10mm夾層中空玻璃,三片玻璃均為半鋼化。
四、承重玻璃結構采用單片鋼化玻璃要填重
單片鋼化玻璃雖然稱為安全玻璃,但它有兩個致命缺陷,使它不宜在承重玻璃結構中采用:
1.無外部原因的自爆;
2.自爆后飛散,瞬間全部喪失承載力或產生人、物的墜落危險。
(一)承重玻璃梁、玻璃柱
全玻幕墻的承重玻璃肋(玻璃柱)、采光頂的玻璃梁都是面玻璃的支承結構,一旦玻璃梁、柱發生自爆、飛散,面板失去支持,幕墻或采光頂就會垮塌,造成嚴重的后果。北京就發生過由于玻璃肋自爆導致大堂全玻幕墻垮塌的事故。
玻璃梁,肋等宜采用夾層玻璃。點支承時宜采用鋼化夾層玻璃;經計算支承點應力許可時,也可以用半鋼化夾層玻璃。如果全玻幕墻高度大于8m,采用夾層玻璃有困難時,寧愿采用浮法玻璃肋。浮法玻璃肋雖然不是安全玻璃,不能保證絕對安全,但至少不會突然自爆。而且它即使在外部因素作用下破裂時,也不會突然飛散消失,它會破碎后位于原地,臨時支撐一下面板,以便搶修,不至于發生面板倒塌的重大事故。
(二)玻璃地板、玻璃樓梯踏板、玻璃欄板
這些部位不采用單片鋼化玻璃的原因是防自爆,防飛散,防人員墜落。目前不少公共建筑欄板還在用單片鋼化玻璃,這種欄板也發生過多起自爆后傷人的事件。當欄板不能不用單片鋼化玻璃時,其厚度不應小于10mm,而且隨時檢查,一旦自爆,要及時修理更換。
五、采光頂玻璃
采光頂用單片鋼化玻璃還是夾層玻璃目前存在爭議,原因是這兩種玻璃用在采光頂上,都不能保證絕對安全。單片鋼化玻璃會自爆,飛散,傷人毀物;但鋼化夾層玻璃自爆后會發生撓曲,會整體落下,也非常危險,兩種類型的事故國內都發生過。
兩種玻璃都不理想,只有在兩者之中求其危險較輕者。5m高度以下可以采用單片鋼化玻璃。其它情況下還是用夾層玻璃為好。為防止夾層玻璃整體落下,玻璃分格不宜大于1.6m~1.6m;玻璃入槽深度不宜小于22mm.對于框支承玻璃,宜優先選用浮法玻璃和半鋼化玻璃制成的夾層玻璃,因為可以免除自爆更換玻璃的麻煩,而且它們破裂后成大塊碎片,具有一定的剩余承載力和剩余剛度,不會輕易下垂、拔出、落下,相對較為安全。
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